畢業設計-電動卷揚機的設計(文件)

　

【正文】 ，三相同步電動機的優點是具有較高的功率、定角速度及大的過載能力；缺點是維修比較復雜，價格較昂貴。 本設計的卷揚機屬于非連續工作，需要經常啟動、制動和反轉，工作環境中存在大量的粉塵。 ??? iii 式中 ?1i 減速器高速級的傳動比 取為 ?2i 減速器低速級傳動比 取為 減速器中各軸的轉速的計算 根據軸的轉速大小依次編號為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ軸 m in73017300 rinn m ???Ⅰ m rinn ??? ⅠⅡ rinn ??? ⅡⅢ 減速器各軸功率計算 kWPP ???? ?Ⅰ WPP ????? ??ⅠⅡ WPP ????? ??ⅡⅢ 減速器各軸的功率、轉速、轉矩如下表： 軸號 功率 P(kW) 轉速 n(r/min) 轉矩 T（ N 計算結果見表 ： 25 項目 小齒輪 大齒輪 材料及熱處理 40Cr調質 45剛 調質 基本參數 齒數 23 117 分度圓法面壓力角 200 法面模數 nm 4 螺旋角及方向 左 右 法面齒頂高系數 1 1 法面齒隙系數 主要尺寸 中心距 283mm 齒寬 94mm 89mm 分度圓直徑 93mm 473mm 齒頂圓直徑 91mm 451mm 齒根圓直徑 73mm 433mm 表 低速級齒輪的設計 選用材料和寬度系數和前面一級齒輪一樣，估計螺旋角為 90 則，初算小齒輪直徑 dⅡ ： ? ? mmuuTAd Hd 3 233 22d???? ?????? ?? ⅡⅡ 取 mm147?Ⅱd 則齒輪寬度 mm140d ?? ⅡⅡ db ? 圓周速度 v: sdv 0060 n ??? ⅡⅡ? 精度等級確定為 9級 齒輪齒數： 29?ⅡZ 2052 ??? ⅡⅢ ZiZ 模數： 29147 ??? ⅡⅡZdm t 26 初選螺旋角 09?? s ?? ?tn mm 由表 123取 5?nm 螺旋角 ? ： rc c o s ??tnmm? （接近估計值） 按前面查表或公式計算得出數據如下： ?AK ?vK ?? FaHa KK ??HK ?? ?HHavA KKKKK ?EZ ?HZ ??? ??? ??? ??Z ??Z ?HS ??ⅡLN ??ⅢLN ?ⅡNZ ?ⅢNZ 許用接觸應力： ? ? MPH ?Ⅱ? ? ? MPH ?Ⅲ? 驗算接觸應力： ? ?ⅢHH M P a ?? ?? 滿足疲勞強度要求 確定傳動主要尺寸 實際分度圓直徑 mm147?Ⅱd mmd 1039?Ⅲ 中心距： mma 5932 ? 齒輪寬度： mmb 1402 ? 吃過彎曲疲勞強度的驗算，其數據按前面公式可得，如下所示： 30?ⅡvZ 214?ⅢvZ ?ⅡFaY ?ⅢFaY ?ⅡSaY ?ⅢSaY 27 ?v?? ??Y ??Y ??Y ??FK ?? ?FFavA KKKKK ?ⅡNY ?ⅢNY ?xY 許用彎曲應力： ? ? MPF ?Ⅱ? ? ? MPF ?Ⅲ? 驗算彎曲強度： MPF ?Ⅱ? MPF ?Ⅲ? 彎曲強度符合要求 低速度級齒輪數據總結見表 項目 小齒輪 大齒輪 材料及熱處理 40Cr調質 45剛 調質 基本參數 齒數 29 205 分度圓法面壓力角 200 法面模數 nm 5 螺旋角及方向 左 0 右 法面齒頂高系數 1 1 法面齒隙系數 主要尺寸 中心距 593mm 齒寬 145mm 140mm 分度圓直徑 147mm 1039mm 齒頂圓直徑 157mm 1049mm 齒根圓直徑 表 28 減速器軸的初步設計計算 起重機減速器的齒輪軸屬于一般機械零件，沒有特殊要求。軸Ⅱ估取mmd 60?Ⅱ ，也為安裝軸承處的直徑，其他尺寸根據結構確定。 選擇減速器時首先要滿足傳動比的要求，然后求名義功率。 制動器的選擇 制動器概述 制動器是用于機構或機器減速或使其停止的裝置，它是保證機構或機器正常安全工作的重要部件，按制動方式分為有電力制動和機械制動兩種。 制動器按構造特征可分為：帶式制動器、塊式制動器、蹄式制動器和盤式制動器。 可根據制動轉矩選用制動器，在本設計中的電動卷揚機是用于塔式起重機，根據情況選擇 B 型（制動彈簧在上部 水平布置）的 YW 系列電力液壓塊式制動器。則，制動器標記為： YWP31512502 （ JB／ T64061992）；制動器圖見附錄圖 4。 帶彈性元件的聯軸器中按彈性元件的材料不同，又可分為金屬彈性元件聯軸器和非金屬彈性元件聯軸器。 針對以上要求，結合現實環境狀況，選用選用齒式聯軸器。 聯軸器的強度驗算 根據上面的選用計算，現對聯軸器進行強度驗算，驗算公式為： nZc TKTKKKT 1?? Ⅰ? 式中 KKK Z,? 與前面選用計算的式子中的含義一樣，取值也相同； K1 為轉矩修正系數，取 。即要求當手指離開抄作按鈕時，電動卷揚機將會自動停車。按著按鈕 S1，輸入繼電器 X400 閉合， Y430 的常閉觸點繼電器斷開輸出繼電器 Y431 的線圈，實現互鎖。這時，接觸器 KM2吸合，制動器松閘，電動機反轉，實現重物的下降。當過載時熱繼電器 FR 常開觸點閉合， X403 的兩對常閉觸點斷開，Y430 或 Y431 線圈斷開，電動機停止工作，制動器處于抱緊狀態。若重物下降超出規定范圍時就會觸碰到限位開個 SQ2 的彈片，使 SQ2 的常開觸點閉合，從而 X405 的常閉觸點斷開， Y431線圈斷開， KM2 失電釋放，電動機停止轉動，制動器處于抱緊狀態。若重物超出規定高度范圍時，就會觸碰到限位彈片，使限位開關 SQ1 的常開觸點閉合，使 X404的常閉觸點斷開， Y430 線圈斷開， KM1 失電釋放，電動機斷電停轉，制動器斷電閉合。根據以上要求，設計的電動機和制動器的控制系統如下圖： 31 圖 電動卷揚機的控制電路 基于 PLC 的系統編程 PLC又叫可編程序控制器，它是一臺專業為工業環境應用而設計制造的計算機，具有豐富的輸入／輸出接口，并且具有較強的驅動能力。 第六章 電動卷揚機控制系統的設計 電動卷揚機的控制電路 對于電動卷揚機的控制，現在常用的是多點移動式按鈕組成的抄作臺。由于傳動軸系載荷變化性質不同以及聯軸器本身的結構特點和性能步同，聯軸器的轉矩不等于傳動軸系理論上需傳動的轉矩 T。 30 聯軸器類型的確定 在本設計中只需要在電動機和減速 器之間使用聯軸器。 聯軸器的分類及其有點 按照連軸器的性能可分為剛性聯軸器和撓性聯軸器。可以查得制動器的基本尺寸。 制動器的計算及選擇 制動器的選擇根據使用要求和工作條件來選定： 根據機構的工作性質和工作條件（本設計是對起重機的起升的控制），采用常閉式制動器；考慮到應用的場所，對比常用制動器的特點及應用范圍，選擇外抱式塊式制動器。 按工作狀態分，制動器可分為常閉式和常開式。 名義功率的計算： kWK PKP An ???? 式中 KA工況系數，由機械手冊查得 ?AK K系數，由機械手冊查得 1?K P傳遞的功率 29 在選擇時， 要滿足條件： pn PP? pP 為減速器的許用功率。 減速器的選擇 本設計在起重機中常用的減速器高速軸轉速步大于 min1000r ，且工作環境步大于 4045攝氏度。 按許用切應力計算軸的最小直徑： 3min nPCd ? 由 表 112?? ⅡⅠ CC Ⅰ軸： mmd 730 3m in ???Ⅰ Ⅱ軸： mmd 3m in ???Ⅱ Ⅲ軸： mmd 3m in ???Ⅲ 參考軸承的相關數據以及考慮到軸的強度，確定軸的直徑。 高速級齒輪材料的選擇 小齒輪 40Cr 調質處理 齒表面硬度 260HBS 大齒輪 45剛 調 質處理 齒表面硬度 240HBS 高速級齒輪初步計算 齒寬系數 d? ：由表 1213，取 ?d? 接觸疲勞極限 limH? ：由圖 （ c）得 小齒輪 MPaH 7201lim ?? 大齒輪 MPaH 5902lim ?? 初步計算許用接觸應力 ? ?H? : 小齒輪 ? ? M P aHH 6 4 1lim1 ?? ?? 大齒輪 ? ? M P aHH 5 3 2lim2 ?? ?? 初選螺旋角 09?? ，由表 1216（機械設計 ）可估計取得 dA 值： 84?dA 初步計算小齒輪直徑 d1： ? ? 323 221 ??? ???? uuTAd Hdd ?? Ⅰ ? 取為 93mm 初步確定齒寬： mmdb d 8911 ??? 高速級齒輪接觸面疲勞強度的計算 圓周速度：smndv 111 ?? ????? ? 精度等級 :由表 126 選 9級精度 齒輪齒數： 取 231?Z ，則 1 ???? ZiZ 取 1172?Z 模數 m: 21 ??? Zdm t 初選螺旋角 09?? o o s 0 ??? ?tn mm 由表 12